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QUESTION : Comment fonctionne un grille-pain et savoir quand le pain grillé est prêt ?

RÉPONSE : Un grille-pain, comme tant d'objets que nous utilisons dans la vie quotidienne, semble assez simple, mais il repose en réalité sur des principes scientifiques utiles et incroyables. En effet, le fil du grille-pain devient rouge, mais le cordon métallique menant au grille-pain reste quasiment à température ambiante. Cela doit avoir quelque chose à voir avec le type de fils utilisés. Le « secret » du grille-pain réside dans le fil nichrome enroulé autour de fines feuilles de mica. Vous pouvez voir le fil nichrome rouge brillant lorsque vous regardez dans le grille-pain. Le fil de nichrome est un alliage, un mélange de nickel et de chrome. C'est le même type de fil que celui utilisé dans les sèche-cheveux, les sèche-linge, les cuisinières électriques et les radiateurs électriques.

Le nichrome possède deux propriétés qui en font un grand producteur de chaleur. La première est que le nichrome a une résistance aux électrons assez élevée. Nous savons que tout est constitué d’atomes, les plus petites particules connues. Dans l’atome, de minuscules électrons négatifs gravitent autour d’un noyau positif dense, un peu comme les planètes en orbite autour du soleil. Dans le nichrome, certains de ces électrons ne se comportent pas. Au lieu d’orbiter, ils migrent à travers le fil et heurtent des atomes, les faisant vibrer. Ces vibrations, bousculades et résistances électriques chauffent le fil, émettant un rayonnement infrarouge. Le rayonnement infrarouge assèche le pain et carbonise sa surface. Ajoutez simplement du beurre de cacahuète et de la confiture !

La deuxième propriété unique du fil nichrome est qu’il ne s’oxyde pas lorsqu’il est chauffé. Cela signifie qu’il peut devenir très chaud sans dépérir ni brûler. De plus, le nichrome ne rouille pas facilement, vous n'aurez donc pas de pain au goût métallique.

Comment le grille-pain sait-il quand le pain grillé est prêt ? L'ancienne méthode utilise une bande bimétallique. Un bilame est utilisé pour convertir un changement de température en mouvement mécanique. Deux bandes de métal, du laiton et du nickel, sont fusionnées ou prises en sandwich, chacune ayant un taux d'expansion différent. Le taux d'expansion différent oblige la bande métallique à se plier dans un sens lorsqu'elle est chauffée. Le laiton se dilate plus que le nickel, le laiton se trouve donc sur le côté extérieur de la courbe. Au fur et à mesure que la bande chauffe, elle se plie et finit par relâcher un interrupteur, et le pain grillé apparaît. La bande bimétallique fonctionne un peu comme un thermostat qui allume et éteint notre fournaise.

Les grille-pain les plus récents utilisent un circuit simple avec une puce électronique, un condensateur de charge et un électro-aimant. Le contrôle de l'obscurité (toast clair ou foncé) est une résistance variable. Le condensateur se charge à travers la résistance, puis lorsque la tension correcte est atteinte, l'électro-aimant est relâché et fait éclater le toast. Ce même type de mécanisme est utilisé pour réguler les essuie-glaces.

Le grille-pain est né du besoin de faire des toasts sans feu brûlant, et les premiers ont été fabriqués par General Electric en 1909. Ils avaient un élément chauffant en fil sur une base en porcelaine et le grille-pain devait être débranché, sinon le toast brûler. Le grille-pain pop-up est arrivé plus tard.

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Sources : hotstuffworks Envoyez vos commentaires et questions à : [email protected]. Larry Schekel est un professeur de physique à la retraite du lycée Tomah.

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